复杂环境下弱信号红外探测系统灵敏度需求及实现方法研究
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红外传感技术指标全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:红外传感技术是一种基于红外辐射原理,利用红外辐射传感器将目标的红外辐射信号转换为电信号并进行处理的技术。
它在现代化工、军事、安防、医疗、消费电子等领域得到广泛应用,成为人们生活中不可或缺的一部分。
红外传感技术的指标是评判其性能优劣的重要标准。
在众多的指标中,最常见的有以下几个方面:首先是灵敏度。
灵敏度是指红外传感技术对目标信号的识别和处理能力,也是其最重要的性能指标之一。
高灵敏度的红外传感器可以更快速地捕捉到目标的红外辐射信号,确保对目标的准确识别和监测,提高系统的可靠性和稳定性。
其次是分辨率。
分辨率是指红外传感技术对目标的分辨能力。
高分辨率的红外传感器可以更细致地识别目标的细微变化和特征,提高系统的准确性和精度。
分辨率越高,系统对目标的识别和监测能力就会更强。
接着是响应时间。
响应时间是指红外传感技术从接收到目标的红外辐射信号到输出电信号的时间间隔。
快速的响应时间可以实现更及时地对目标的监测和控制,提高系统的效率和实时性。
响应时间是衡量红外传感技术性能优劣的重要指标之一。
还有灰度级数、波长范围、工作温度范围等指标也是评判红外传感技术性能的重要参考。
在实际应用中,用户可以根据具体需求和应用场景选择合适的红外传感器,以实现更准确、更有效地目标监测和控制。
第二篇示例:红外传感技术已经成为现代的热门技术之一,它逐渐渗透到我们的日常生活和各个领域中。
红外传感技术依靠红外辐射来收集信息并做出反应,广泛应用于安防监控、医疗诊断、工业制造等领域。
红外传感技术的发展离不开一些重要的指标和性能参数,下面就来介绍一些关于红外传感技术指标的内容。
一、灵敏度红外传感技术的灵敏度是指其检测器对红外辐射的灵敏程度,也就是检测器对于微弱信号的探测能力。
灵敏度越高,探测器对目标的发现效率越高,对于红外传感器的性能来说,灵敏度是一个非常关键的指标。
灵敏度高的红外传感技术能够更好地应对各类复杂环境下的探测任务。
红外小目标抗干扰跟踪算法研究红外小目标抗干扰跟踪算法研究摘要:红外小目标的抗干扰跟踪是红外成像系统研究的重要课题之一。
本文针对目前红外小目标跟踪中存在的干扰问题,提出了一种基于深度学习和滤波技术相结合的抗干扰跟踪算法。
该算法通过深度学习网络对目标进行初步识别,然后利用滤波技术对目标进行跟踪,从而提高了跟踪的准确性和鲁棒性。
实验结果表明,该算法在复杂干扰环境下具有良好的抗干扰能力,能够稳定跟踪红外小目标。
关键词:红外小目标、抗干扰、跟踪算法、深度学习、滤波技术1. 引言红外成像技术已广泛应用于军事、医疗、工业等领域,其中红外小目标的跟踪是关键的研究方向之一。
然而,由于红外传感器本身的局限性以及环境中的复杂干扰,红外小目标的跟踪面临着诸多挑战。
因此,开发一种抗干扰能力强的红外小目标跟踪算法具有重要的理论和应用价值。
2. 相关工作目前,研究者们在红外小目标跟踪领域已经取得了一些进展。
一些算法利用传统的图像处理方法进行目标识别和跟踪,例如边缘检测、区域生长等。
然而,这些方法对于复杂干扰环境下的目标跟踪效果不佳。
另外,一些研究者尝试采用红外图像的特征提取和纹理分析等方法进行目标跟踪,这些方法能够一定程度上提高跟踪的准确性,但对于干扰的抵抗能力较弱。
3. 红外小目标抗干扰跟踪算法本文提出了一种基于深度学习和滤波技术相结合的抗干扰跟踪算法。
该算法的基本思路是首先利用深度学习网络对目标进行初步识别,然后利用滤波技术进行跟踪。
3.1 深度学习网络深度学习网络是一种强大的模式识别工具,可以对图像进行特征提取和分类。
在本算法中,我们使用预训练的卷积神经网络来提取红外图像中目标的特征。
通过网络的学习和训练,我们可以得到目标的特征向量,用于后续的跟踪过程。
3.2 目标跟踪滤波器在红外小目标跟踪中,滤波技术是一种常用的方法,其基本原理是利用目标的动态特性进行滤波处理,从而实现目标的跟踪。
在本算法中,我们采用了卡尔曼滤波器。
《红外弱小目标识别与追踪算法研究》篇一一、引言随着红外技术的不断发展,红外成像系统在军事、安全、监控等领域得到了广泛应用。
然而,由于红外图像中目标通常呈现弱小特征,如信噪比低、对比度差等,使得红外弱小目标的识别与追踪成为一项具有挑战性的任务。
本文旨在研究红外弱小目标的识别与追踪算法,以提高红外图像中目标的检测和跟踪精度。
二、红外弱小目标的特点红外弱小目标在图像中通常表现为低亮度、小尺寸、信噪比低等特点。
这些特点使得传统目标检测与追踪算法在处理红外图像时面临诸多困难。
此外,由于目标运动的不确定性、背景的复杂性以及各种干扰因素的影响,使得红外弱小目标的识别与追踪更加复杂。
三、红外弱小目标识别算法研究针对红外弱小目标的识别问题,本文提出了一种基于多尺度特征融合的识别算法。
该算法通过融合不同尺度的特征信息,提高目标的表征能力,从而增强对弱小目标的识别效果。
具体而言,该算法首先利用多尺度卷积神经网络提取目标的多尺度特征;然后,通过特征融合技术将不同尺度的特征信息进行融合,形成更加丰富的目标表征;最后,利用分类器对融合后的特征进行分类,实现目标的识别。
四、红外弱小目标追踪算法研究在红外弱小目标的追踪方面,本文提出了一种基于区域协同的追踪算法。
该算法通过将目标区域与周围背景区域进行协同分析,提高对目标的跟踪精度。
具体而言,该算法首先利用红外图像中的局部信息,对目标区域进行初步定位;然后,通过分析目标区域与周围背景区域的关系,实现目标的精确跟踪;最后,利用卡尔曼滤波器对目标轨迹进行平滑处理,提高跟踪的稳定性。
五、实验与分析为了验证本文提出的红外弱小目标识别与追踪算法的有效性,我们进行了大量实验。
实验结果表明,基于多尺度特征融合的识别算法能够有效提高对红外弱小目标的识别率;而基于区域协同的追踪算法则能够在复杂背景下实现对目标的精确跟踪。
此外,我们还对两种算法的性能进行了比较和分析,结果表明本文提出的算法在识别与追踪精度、鲁棒性等方面均具有较好的性能。
基于热释电红外传感器的人体检测报警系统的研究与设计一、本文概述随着科技的不断发展和社会安全需求的日益增长,人体检测报警系统在各种应用场景中发挥着越来越重要的作用。
基于热释电红外传感器的人体检测报警系统因其非接触、抗干扰能力强等特点,被广泛应用于智能家居、安防监控、自动化控制等领域。
本文旨在深入探讨基于热释电红外传感器的人体检测报警系统的研究与设计,以期为相关领域的发展提供理论支持和实践指导。
本文将对热释电红外传感器的工作原理和特性进行详细阐述,以便更好地理解其在人体检测报警系统中的应用。
随后,文章将介绍人体检测报警系统的整体架构和设计思路,包括硬件选型和软件编程等方面。
在此基础上,本文将重点讨论系统的关键技术,如信号处理算法、误报率控制等,以提高系统的检测准确性和稳定性。
本文还将对系统的性能测试和实验结果进行分析,以验证设计的有效性和可靠性。
文章将总结研究成果,并展望基于热释电红外传感器的人体检测报警系统未来的发展方向和潜在应用前景。
通过本文的研究与设计,期望能够为相关领域的研究人员和工程师提供有益的参考和启示,推动基于热释电红外传感器的人体检测报警技术的不断创新和发展。
二、热释电红外传感器原理及特性热释电红外传感器是一种能够探测人体红外辐射变化并将其转化为电信号的器件。
其工作原理基于热释电效应,即某些晶体材料在吸收红外辐射后,其表面温度发生变化,从而导致材料内部的极化状态改变,产生热释电电流。
这种电流的大小与红外辐射的强度、材料的热释电系数以及温度变化的速率等因素有关。
热释电红外传感器具有灵敏度高、响应速度快、抗干扰能力强等特点。
由于人体在环境中会不断发出红外辐射,而热释电红外传感器能够精确地检测到这种辐射的变化,因此其灵敏度较高。
热释电红外传感器对红外辐射的响应速度非常快,能够在毫秒级别内完成信号转换,这对于实时的人体检测报警系统来说非常重要。
热释电红外传感器还具有较好的抗干扰能力,能够在复杂的环境条件下稳定工作,减少误报和漏报的情况。
空间目标探测与识别方法研究一、概述空间目标探测与识别作为航天领域的重要研究方向,旨在实现对地球轨道上各类空间目标的精确探测和有效识别。
随着航天技术的不断发展,空间目标数量日益增多,类型也日趋复杂,这给空间目标探测与识别带来了前所未有的挑战。
深入研究空间目标探测与识别方法,对于提升我国航天事业的国际竞争力、维护国家空间安全具有重要意义。
空间目标探测主要依赖于各类传感器和探测设备,如雷达、光电望远镜、红外传感器等。
这些设备能够捕获空间目标的信号或特征信息,为后续的目标识别提供数据支持。
由于空间环境的复杂性和目标特性的多样性,探测过程中往往伴随着大量的噪声和干扰,这要求我们必须采用先进的信号处理技术来提取有用的目标信息。
空间目标识别则是基于探测到的目标信息,利用模式识别、机器学习等方法对目标进行分类和识别。
识别的准确性直接影响到后续的空间态势感知、目标跟踪以及空间任务规划等工作的质量。
如何提高识别算法的准确性和鲁棒性,是当前空间目标识别领域的研究重点。
本文将对空间目标探测与识别方法进行深入研究,包括探测设备的选择与优化、信号处理技术的研究与应用、以及识别算法的设计与实现等方面。
通过对这些关键技术的探讨,旨在为提升我国空间目标探测与识别的能力提供理论支持和技术保障。
1. 空间目标探测与识别的背景与意义随着科技的飞速发展和人类对宇宙探索的深入,空间目标探测与识别技术逐渐成为当今科研领域的热点。
空间目标包括各类卫星、太空碎片、深空探测器以及潜在的太空威胁等,它们的存在与活动对人类的航天活动、地球安全以及宇宙资源的开发利用具有重要影响。
在空间目标探测与识别领域,通过高精度、高可靠性的技术手段对空间目标进行实时、准确的监测与识别,对于保障航天器的安全运行、预防太空碰撞、维护国家安全和促进航天事业的发展具有重要意义。
对于深空探测和宇宙资源的开发利用,空间目标探测与识别技术也提供了有力的技术支撑。
随着太空竞争的加剧,空间目标探测与识别技术也成为各国军事竞争的重要领域。
复杂背景下红外弱小目标检测算法研究复杂背景下红外弱小目标检测算法研究摘要:红外弱小目标检测在军事、安防、航空航天等领域具有重要应用价值。
然而,由于背景复杂多变、噪声干扰等因素的影响,红外弱小目标的检测成为一个具有挑战性的问题。
本文综述了当前红外弱小目标检测算法的研究进展,并提出了一种基于深度学习的红外弱小目标检测算法。
一、引言红外技术是一种通过检测物体辐射的热能来实现目标探测的非接触性技术。
然而,由于红外图像中目标的能量较小,且通常处于复杂背景中,如林地、建筑物、云层等,红外弱小目标的检测一直是一个具有挑战性的任务。
二、红外弱小目标检测算法的研究进展目前,红外弱小目标检测算法主要包括传统算法和深度学习算法两类。
1. 传统算法传统算法主要通过对红外图像的预处理、特征提取和目标检测三个步骤进行处理。
常用的预处理方法有背景平均法、自适应滤波法等,用于降低图像噪声和背景干扰。
特征提取方法通常包括峰值信噪比、能量、梯度等指标,用于表征目标的形状、纹理等特征。
目标检测方法包括阈值分割、形态学处理、模板匹配等,用于判断目标是否存在于图像中。
2. 深度学习算法近年来,深度学习算法在目标检测领域取得了突破性进展。
深度学习算法通过训练大规模数据集和深层网络模型,能够学习到更加丰富的特征表示。
在红外弱小目标检测中,常用的深度学习算法包括卷积神经网络(CNN)、循环神经网络(RNN)等。
这些算法通过对数据集的训练,能够学习到红外弱小目标的特征,从而提高检测的准确性和稳定性。
三、基于深度学习的红外弱小目标检测算法为了提高红外弱小目标检测的性能,在本文中提出了一种基于深度学习的算法。
该算法主要包括以下几个步骤:1. 数据预处理通过对红外图像进行预处理,如去噪、增强等,以提高图像的质量和目标的可见度。
2. 特征提取引入卷积神经网络(CNN)进行特征提取。
CNN通过多个卷积层和池化层,逐渐提取图像的特征表示,并通过全连接层进行分类和检测。
红外传感技术指标-概述说明以及解释1.引言1.1 概述红外传感技术是一种利用物体自身发出或反射的红外辐射来实现目标检测与跟踪的技术。
它利用红外光的特性,能够穿透烟雾、雾气等环境干扰,从而在低可见度的情况下进行准确的探测和识别。
红外传感技术的应用领域广泛,如军事侦察、火力控制、导航与制导以及安防监控等。
其在军事领域的应用可实现远程目标侦察与跟踪,提供强大的战术支持;而在民用领域,红外传感技术能够实现防盗报警、人脸识别、无人机导航等功能,为社会带来了许多便利与安全。
然而,在红外传感技术中,存在许多重要指标需要考虑。
比如,探测距离是指红外传感器能够探测到目标的最大距离;探测角度是指红外传感器能够覆盖到的水平和垂直角度范围;分辨率是指传感器能够分辨出目标细节的能力;灵敏度是指传感器能够探测到的最小红外辐射强度等。
这些指标的好坏将直接关系到红外传感技术的性能和应用效果。
本文将重点介绍红外传感技术的应用领域和关键指标,以期能够帮助读者更好地了解和应用红外传感技术。
同时,还将展望红外传感技术的未来发展趋势,以期为科学研究和工程应用提供参考和启示。
通过对红外传感技术的深入研究和了解,相信它将在更多领域展现出巨大的潜力和应用前景。
1.2 文章结构:本文主要介绍了红外传感技术的重要指标。
文章分为以下几个部分:1. 引言:概述了本文的主题和目的。
介绍了红外传感技术的概念和应用范围,并说明了为什么红外传感技术的重要指标值得研究和关注。
2. 正文:2.1 红外传感技术介绍:详细介绍了红外传感技术的原理、工作方式以及相关的设备和设施。
包括红外辐射的特点、红外探测器的种类以及红外传感器的应用场景等。
2.2 红外传感技术的应用领域:列举了红外传感技术在不同领域的应用案例,如军事、安防、医疗、环境监测等。
重点阐述了红外传感技术在各个领域中的作用和意义。
2.3 红外传感技术的重要指标:详细介绍了红外传感技术中的重要指标,包括灵敏度、分辨率、响应时间、视场角和工作波长等。
《复杂背景条件下的红外小目标检测与跟踪算法研究》篇一一、引言随着红外技术的不断发展,红外小目标检测与跟踪技术在军事、安防、交通等领域的应用越来越广泛。
然而,由于复杂背景条件的干扰,红外小目标的检测与跟踪仍然是一个具有挑战性的问题。
本文旨在研究复杂背景条件下的红外小目标检测与跟踪算法,以提高红外小目标的检测精度和跟踪稳定性。
二、红外小目标检测算法研究2.1 背景抑制技术在复杂背景条件下,背景噪声对红外小目标的检测造成了很大的干扰。
因此,需要采用有效的背景抑制技术来降低背景噪声的影响。
常用的背景抑制技术包括帧间差分法、高斯滤波法等。
这些方法可以有效地消除静态背景和动态干扰,突出小目标。
2.2 目标提取与分割在背景抑制的基础上,需要采用合适的方法提取和分割红外小目标。
常用的方法包括阈值分割法、区域生长法等。
这些方法可以根据目标的灰度、纹理等特征进行提取和分割,得到较为准确的目标轮廓。
2.3 算法优化与改进针对复杂背景条件下的红外小目标检测问题,还需要对现有算法进行优化和改进。
例如,可以采用多尺度滤波器、多特征融合等方法提高算法的鲁棒性和准确性。
此外,还可以通过引入机器学习和深度学习等方法,进一步提高算法的智能化程度。
三、红外小目标跟踪算法研究3.1 基于特征匹配的跟踪算法基于特征匹配的跟踪算法是红外小目标跟踪的常用方法之一。
该方法通过提取目标的特征信息,在后续帧中寻找与目标特征相似的区域作为跟踪目标。
常用的特征包括颜色、纹理、形状等。
3.2 基于模型驱动的跟踪算法基于模型驱动的跟踪算法通过建立目标的数学模型,根据目标的运动规律进行跟踪。
该方法可以有效地处理目标的形变和旋转等问题,提高跟踪的稳定性。
常用的模型包括几何模型、物理模型等。
3.3 算法融合与优化为了进一步提高红外小目标的跟踪精度和稳定性,可以将多种跟踪算法进行融合和优化。
例如,可以将基于特征匹配的跟踪算法和基于模型驱动的跟踪算法进行融合,充分发挥各自的优势。
红外弱小目标图像增强方法的研究的开题报告一、选题背景和意义近年来,红外成像技术在军事、安防、医疗等领域得到了广泛应用。
红外成像具有无所不透的优势,能够在低光、黑暗、雾霾等环境下进行成像,对于目标的检测、识别具有重要意义。
然而,红外目标一般特征不明显,且信噪比较低,难以直观地观察和分析。
因此,如何对红外图像进行有效的增强,成为研究热点之一。
本文旨在研究红外弱小目标图像增强方法,提高目标检测和识别的准确度,为红外成像技术的应用提供重要支撑。
二、研究内容和目标本文中,我们将研究和探讨现有的红外图像增强方法,并针对其不足之处进行改进,提出一种新的红外弱小目标图像增强方法。
主要研究内容包括:1.分析红外图像的特点,建立红外弱小目标图像的模型。
2.对比现有的红外图像增强方法,分析其优缺点。
3.提出一种新的基于分形多尺度分解的红外弱小目标图像增强方法,并进行实验测试。
4.评估新方法的表现,验证其优越性。
三、研究方法和技术路线本文中将采用实证研究方法,利用MATLAB进行算法实现和实验测试。
具体技术路线如下:1. 收集和预处理红外弱小目标图像数据集,建立红外目标图像的数学模型。
2. 回顾、分析现有的红外图像增强方法,总结其优缺点。
3. 提出一种新的基于分形多尺度分解的红外弱小目标图像增强方法,包括以下步骤:(1)原图像分形多尺度分解;(2)对分解后的子带进行加权平均;(3)对增强结果进行反变换,得到最终增强图像。
4. 对基于分形多尺度分解的红外弱小目标图像增强方法进行实验测试,利用主观和客观评测方法,评估新方法的性能表现。
四、拟解决的问题红外弱小目标图像增强的方法虽然有很多,但大多数方法存在一定的局限和问题,如噪声抑制不足、边缘保留不够、细节信息丢失等。
本文中提出的基于分形多尺度分解的红外弱小目标图像增强方法,将在已有方法的基础上加以改进,重点解决以下问题:1. 提高信噪比,抑制噪声。
2. 保留图像细节信息,同时不破坏目标轮廓。
第49卷第4期激光与红外Vol.49,No.42019年4月LASER&INFRAREDApril ,2019文章编号:1001-5078(2019)04-0447-07·红外技术及应用·复杂环境下弱信号红外探测系统灵敏度需求及实现方法研究吴立民1,刘雨晨1,杨坤1,龙亮1,张绪国1,康键2,袁媛2(1.北京空间机电研究所北京市航空智能遥感装备工程技术研究中心,北京100094;2.华北光电技术研究所,北京100015)摘要:针对真实环境条件下远距离对红外弱信号目标的成像探测任务,首先需结合中波及长波红外所选探测谱段分析各类复杂气象条件下大气传输对信号的衰减效应,提出红外系统在复杂环境下有效实现对弱信号目标远距离成像探测的灵敏度需求为系统噪声等效温差(NETD )达到5mK ;然后分析中波及长波红外系统NETD 实现5mK 的技术难度,最后选用像素级数字化积分体制实现了甚高灵敏度的中波及长波红外系统并进行了NETD 测试和成像探测试验。
关键词:红外;高灵敏度;弱信号探测;像素级数字积分中图分类号:TN219文献标识码:ADOI :10.3969/j.issn.1001-5078.2019.04.010Research on sensitivity requirement and implement method of weaksignal infrared detecting system during complicated environmentWU Li-min 1,LIU Yu-chen 1,YANG Kun 1,LONG Liang 1,ZHANG Xu-guo 1,KANG Jian 2,YUAN Yuan 2(1.Engineering Technology Research Center for Aerial Intelligent Remote Sensing Equipment of Beijing ,Beijing Institute of Space Mechanics &Electricity ,Beijing 100094,China ;2.North China Research Institute of Electro-Optics ,Beijing 100015,China )Abstract :For the imaging detection task of remote infrared weak signal targets under real environmental conditions ,firstly ,the attenuation effect of atmospheric transmission on signals under various complex meteorological conditions should be analyzed in combination with the selected detection spectrum of medium and long-wave infrared.secondly ,it is proposed that the sensitivity requirement of infrared system to effectively realize remote imaging detection of weak signal targets in complex environment is that the system noise equivalent temperature difference (NETD )reaches 5mK.thirdly ,after analysis on technical difficulty among possible different methods of achieving a 5mK NETD for the Mid-Wave Infrared (MWIR)and Long-Wave Infrared (LWIR)imaging system is given ,the pixel-level digital integra-tion technology is chosen for realizing the high sensitive MWIRand LWIRsystem.Finally ,NETD test and imaging detecting test of the new system in laboratory are accomplished.Key words :infrared ;high sensitivity ;weak signal detecting ;pixel-level digital integration作者简介:吴立民(1978-),男,高级工程师,长期从事红外遥感系统的设计与研究工作。
收稿日期:2018-10-16;修订日期:2018-11-181引言红外成像技术因具有被动工作性质、较强抗干扰性和较远的作用距离等特点,在军事领域中得到了广泛的应用,特别是在各种动目标成像探测方面。
红外成像一般过程如图1所示。
针对地面动目标的红外成像探测系统,通常在中波及长波红外中选择“大气透过窗口”作为探测谱段。
中波红外和长波红外谱段的成像特性,除了与波长有关,还与目标温度、大气状态以及光学系统和探测器等有关。
对于火焰等高温目标,中波红外比长波红外谱段的信号强;对于常温和低温目标,长波红外比中波红外谱段的信号强,在信号上占优势。
此外,在白天成像时,中波红外谱段接收的能量部分来自目标反射的太阳光,有利于增强谱段内信号能量。
由于中波红外和长波红外谱段成像各有优劣,因此,在条件允许的情况下尽可能采用“双谱段”成像,以获取目标在双谱段的信息,从而提高对目标的探测和识别能力[1-5]。
图1红外成像链路Fig.1Infrared imaging process2中波及长波红外系统复杂环境下对地面弱小信号目标成像探测灵敏度需求分析现代战场、突发事件中外场环境比较复杂,存在着各种各样的干扰因素对目标态势感知工作产生很多不利影响。
这些干扰因素主要分为三类,分别为自然条件干扰、战场环境干扰、地理环境干扰,其中自然条件干扰包括由恶劣的气候条件造成的干扰,如雨雪、冰雹、雾霾、沙尘等。
并且随着探测系统离目标距离的增加,以及目标自身采取辐射抑制措施使其同背景环境温差的降低,造成目前针对地面动目标的红外探测系统对目标的成像探测大多是远距离弱信号的探测[6-7]。
目前,用于表征中波及长波红外系统灵敏度的指标通常为噪声等效温差(NETD )。
NETD 的理论计算公式如下:NETD =4A d ·Δ槡f(dM dT)T ·Ω·D 2·τ0·D *·δ(1)其中,Ω为系统瞬时视场立体角;A d 为探测器面积;Δf 为等效噪声带宽;D 为光学系统口径;τ0为光学系统透过率;D *为探测器探测率;δ为过程因子。
红外相机信噪比的计算公式如下:SNR=V s V n =L ·A d f2·πD 24·τ0·RvV n=πL ·Ω·D 2·τ0·Rv 4·V n (2)其中,Vs 是信号电压;V n 是噪声电压;Rv 是探测器响应率;f 是相机焦距;L 为光学系统入瞳处信号辐亮度。
综合上述公式可得如下公式:SNR=πL(dM dT )T·NETD ·δ(3)上式中,L 由目标自身辐射量L target 、传输路径上的大气衰减效应(大气透过率)τatm (R)共同决定,即有L =L target ·τatm (R),其中τatm (R)是与成像探测距离存在反比例关系的函数。
结合目标检测的需求,对相机SNR提出一定的阈值要求SNRDT ,则有:NETD ≥πL target ·τatm (R)SNRDT ·(dMdT )T·δ(4)由上式可以看出,在一定SNR要求下,当成像探测距离增加时,大气透过率τatm (R)变小,因此要求探测系统NETD 更小。
以机载平台进行仿真分析,图2为探测过程几何示意图,其中H 为红外系统所工作高度;R为探测距离。
图2探测几何关系示意图Fig.2Diagram of position between infrared system and target利用MODTRAN 软件仿真分析了中纬度地区、夏季、晴朗无云天气状况下、飞行高度500m 、不同探测距离(2km 、4km 、6km 、8km 、10km 、15km )时大气透过率随波长变化的趋势,如图3所示。
根据仿真结果,探测距离不同时大气透过率差别很大。
当探测距离增加时,大气透过率减小,导致辐射信息的能量减弱,造成探测成像系统接收端所接受信息衰减,系统作用距离减小。
由于大气透过率受天气状况影响很大,因此在不同天气状况下红外系统探测距离不同,而在相同的天气状况下,提高红外系统的NETD 能有效提升红外系统探测距离,仿真分析了在几种典型天气状况下(晴天、阴天、雾天),NETD 5 40mK 的中波及长波红外系统对普通车辆的探测能力,根据仿真结果当NETD 844激光与红外第49卷图3不同探测距离的透过率随波长变化图Fig.3The relationship between atmospheric transmittanceand IRwavelength in different detecting distance为5mK 时,探测距离明显增加,如表1及图4所示,在晴天时,40mK 中波红外探测距离为0.7km ,当NETD 提升到5mK 时,探测距离提升到31km ,40mK 长波红外探测距离为10.5km ,NETD 提升到5mK 时,探测距离提升到55.5km 。
天气对于红外系统作用距离有很大的影响,雾天的作用距离相比晴天会大幅度减小40mK 中波红外探测距离仅0.04km ,当NETD 提升到5mK 时,探测距离提升到0.2km ,40mK 长波红外探测距离为0.1km ,当NETD 提升到5mK 时,探测距离提升到1km 。
对雨天的红外系统探测能力进行分析,用MODTRAN 仿真计算不同降雨量时的大气透过率,绘制出降雨时红外系统探测距离的变化图,图5是在不同降雨强度条件下,5mK 及40mK 红外系统作用距离的变化趋势图。